脫細胞真皮基質膜聯(lián)合骨修復材料在整復下頜骨缺損中的作用

沈 陽，郭 駿，費 偉，

(1.西南醫(yī)科大學，四川 瀘州 646000；2.四川省醫(yī)學科學院·四川省人民醫(yī)院，四川 成都 610000)

下頜骨位于面下部，其外觀、結構以及功能都非常復雜，同時也是頜面部唯一能活動的骨骼。腫瘤、囊腫、感染、放射性骨壞死、牙周病等疾病會導致下頜骨缺損，從而使患者外觀遭到不同程度的損害，嚴重時還可影響呼吸、咀嚼和語言等多種重要功能[1]。引導骨再生技術(guided bone regeneration，GBR)不僅能夠處理由牙周疾病、放射性骨壞死、外傷感染以及腫瘤等因素導致的下頜骨缺損，對于因種植體區(qū)域骨量不足、周圍軟組織炎癥引發(fā)的骨吸收問題等方面上也是一個重要的技術手段。由于Bio-Gide膜生物相容性好，且存在特殊的細胞黏附位點，成為引導骨再生效果較好的可吸收膠原膜，但該膜吸濕后質地綿軟，易發(fā)生塌陷和移位，且價格昂貴；而ADM膜(acellular dermal matrix，ADM)作為一種較易獲取的可吸收膜，其成本低廉且生物相容性好[2～5]。本研究比較ADM膜和Bio-Gide膜在引導骨組織再生中的作用，為ADM膜在臨床運用提供更多實驗依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗動物于2019年9月至2020年1月健康成年比格犬9只，購自成都達碩生物科技有限公司，12月齡左右，雌雄不限，體重15 kg左右，分籠喂養(yǎng)。利用SPSS 22.0生成隨機數(shù)對9只比格犬進行隨機編號1～9，每只比格犬建立4個下頜骨箱狀缺損，共計36個。將36個骨缺損模型完全隨機分為A、B、C、D四組，每組各9個。

1.2 方法肌肉注射陸眠寧(0.12 ml/kg)麻醉，常規(guī)消毒，鋪巾。于雙側下頜骨下緣作橫行切口，鈍性分離骨膜，暴露雙側下頜骨體部，在0.9%的生理鹽水冷卻下，在左右下頜骨體部各建立兩個箱狀骨缺損，尺寸為：長10 mm，寬10 mm，深5 mm，缺損與缺損間距為5 mm。操作過程注意不破壞頰側骨板的完整性[3]。將ADM膜和Bio-Gide膜修剪成11 mm×11 mm大小。A組使用ADM膜(30 mm×40 mm)(煙臺正海生物技術有限公司)+顆粒狀骨修復材料(0.25～1 mm)(煙臺正海生物技術有限公司)，B組使用Bio-Gide膜(25 mm×25 mm)(瑞士蓋氏制藥有限公司)+骨修復材料、C組使用骨修復材料、D組為空白對照。嚴密縫合術區(qū)，術后肌注青霉素80萬單位/d、復方氯己定漱口液沖洗口腔7d，流食飼養(yǎng)，加強營養(yǎng)護理及監(jiān)護管理。在術后4、8、12 w各隨機處死3只比格犬取材。

1.3 觀察指標①大體觀察：觀察比格犬的術后情況，包括進食情況、創(chuàng)口有無出血、感染、腫脹等。②組織學觀察：切取實驗區(qū)組織塊，用40 g/L的多聚甲醛進行固定，EDTA脫鈣、脫水、浸蠟、包埋，制取切片進行HE染色。③新骨生成情況：對各實驗階段的比格犬進行螺旋CT(美國Picker公司)掃描，檢測骨缺損區(qū)內植入材料部位CT值及觀察新骨生成情況。④ Micro-CT觀察對各實驗階段的比格犬進行Micro-CT掃描(Bruker micro-CT，比利時Kontich)，獲得實驗區(qū)骨密度(bone mineralized density，BMD)以及骨體積分數(shù)(new bone Percentage，BV/TV)。⑤生物力學測定切取實驗區(qū)組織塊，測定彈性模量。

1.4 統(tǒng)計學方法使用SPSS 22.0軟件，計量資料以均數(shù)±標準差表示，組間比較采用單因素方差分析，三組之間采用LSD和SNK進行兩兩分析。P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 大體觀察所有實驗犬飲食較好，切口愈合良好，術區(qū)未見紅腫及滲出，A、B、C三組在4、8、12 w時缺損區(qū)域部分或完全被新骨充填，骨缺損區(qū)可預見性地形成新骨，隨著骨修復材料植入時間的增加，缺損區(qū)骨生成量相應增加，D組骨缺損區(qū)域凹陷較大。

2.2 組織學觀察4 w時：A、B兩組底部骨修復材料部分吸收，骨小梁開始形成；C、D兩組原始骨小梁間隔較寬，可見被覆結締組織伸入新骨形成區(qū)域。8 w時：A、B兩組底部骨小梁有板層骨形成，骨小梁增粗，有互相融合趨勢，A、B兩組相似；C組見底部骨小梁有板層骨形成，頂部原始骨小梁繼續(xù)形成生長，小梁較纖細；D組新生骨生成遲緩，大部分仍為原始骨小梁。12 w時：A組骨小梁形成并大部分融合，可見粘合線，A、B兩組相似；D組大部分為編織骨，底部少部分為板層骨，融合少，小梁間隙大；C組骨小梁形成并部分融合，可見骨修復材料吸收。見圖1。

圖1 4組12周時粘合線形成情況比較 a：A組；b：B組；c：C組；d：D組(HE染色，×100)

2.3 螺旋CT觀察4 w時，A、B、C三組成骨效果明顯比D組更好(P<0.05)；8 w時，骨缺損區(qū)略有透射，骨密度增加，其中A、B兩組成骨量明顯增多，骨小梁排列緊密，均優(yōu)于C、D兩組(P<0.05)；12 w時大部分標本骨密度逐漸增加，A、B兩組成骨量均優(yōu)于C、D兩組(P<0.05)，且A組與B組成骨效果無明顯差異(P>0.05)。見表2。

表2 各時期實驗區(qū)平均CT值 (Hu)

2.4 Micro-CT觀察在各時期，A、B兩組BMD和BV/TV差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)；A、B兩組BMD和BV/TV均顯著高于C、D兩組(P<0.05)。見表3、表4。

表3 各時期實驗區(qū)平均BMD值 (mg/cm3)

表4 各時期實驗區(qū)平均BV/TV (%)

2.5 生物力學各時期A、B兩組之間彈性模量比較，差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)；A、B兩組與C、D兩組彈性模量比較，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，見表5。

表5 各時期實驗區(qū)彈性模量值 (GPa)

3 討論

下頜骨在人體顱面部骨骼中是最大的可活動骨骼，可因感染、發(fā)育異常、腫瘤切除術等造成缺損。下頜骨缺損在臨床上較常見，不僅能影響牙齒功能及面部美觀，還會誘發(fā)其他疾病[4]。GBR技術是一種在臨床上應用時間較久的骨缺損修復方法[6]。

GBR技術是利用生物屏障膜將牙周軟組織與骨缺損分隔開，防止上皮細胞及成纖維細胞在缺損區(qū)占優(yōu)勢，從而讓前體成骨細胞優(yōu)先進入缺損區(qū)，以實現(xiàn)缺損區(qū)完全的骨修復[7，8]。通過GBR技術修復頜骨缺損，不僅能解決骨量不足的問題，還能使種植修復的遠期成功率得到極大的提高并獲得理想的美學效果[8]，且成功再生的骨在功能性負荷過程中也表現(xiàn)得像天然骨[2]。目前GBR技術已被成功用于治療多種類型的缺損，如：種植體相關的骨缺損，治療牙槽嵴畸形、預防拔牙后的牙槽嵴畸形等[4，9，10]。

屏障膜的使用是GBR技術成功的要點。屏障膜可以有選擇性的阻止上皮細胞和成纖維細胞在缺損區(qū)占優(yōu)勢，還可以提供物理保護，并為缺損區(qū)域提供相對穩(wěn)定的空間來實現(xiàn)骨修復，且不妨礙缺損區(qū)自然愈合的膜狀生物相容性材料[11]。目前，GBR技術中使用的生物膜分為可吸收(生物降解)與不可吸收(生物不降解)兩大類，第一代屏障膜是不可吸收的，如膨脹聚四氟乙烯(ePTFE膜)；隨后，引入第二代可再吸收屏障膜，例如膠原膜、聚乳酸合膜等。兩者各有優(yōu)缺點：不可吸收膜雖然機械性能好，但組織相容性差，需要二次手術取出，增加患者的痛苦和費用，且在臨床應用中存在較多并發(fā)癥，如黏膜裂開、膜暴露、感染等，導致成骨失敗[6，8]。Bio-Gide膜是可吸收膜的代表，該膜有更好的生物相容性，具有凝血作用且易操作，降解時間為4～6個月，具有良好的引導組織再生能力且不需要手術取出，其缺點主要是機械強度差，對于空間的維持能力較不可吸收膜差，且降解速率難以控制[6，11]。

ADM膜是另外一種可吸收膜，具有良好的組織相容性、易于獲取、價格低廉等優(yōu)點[12]。ADM膜是一種生物相容的人結締組織基質，該制造過程通過去除來自表皮和真皮所有細胞，從人體供體皮膚中去除可能導致排斥反應的成分[13]。有研究表明：GBR術后骨形成不充分的原因主要是屏障膜暴露、污染和周圍組織感染，在感染或膜暴露后，骨高度降低51%～79%[14]。此外，牙周致病原的定居或可吸收膜的過度降解可能導致骨再生量減少約5倍[15]。因此，理想的屏障應由不易受暴露影響、且暴露于口腔時不易被牙周病致病細菌輕易定植的材料制成[4]。而多項研究表明，ADM膜除了具有屏障作用、增加牙齦角化功能，還具有很強的抗感染能力，不會被牙周病原菌大量定居。在牙槽突裂植骨術中使用ADM膜可以防止術后骨移植物暴露，降低感染風險，且ADM膜可完全被宿主組織替代，無明顯副作用。研究發(fā)現(xiàn)，在牙槽骨移植中使用ADM膜可以防止術后移植物暴露，且不會增加黏膜破壞的風險及完全愈合的時間[10，12，13]。此外，一些臨床研究表明ADM膜在皮下植入后能保持長達2個月的結構完整性，在放置4～6個月后才完全降解，遠遠超過了骨細胞完成遷移所需要的3～4周，能有效使軟組織和骨組織成為一個整體[9，15]。當ADM膜作為細胞膜支架，還可以促進細胞粘附和生長，提供有利于傷口愈合的基質，在牙槽突裂骨移植中使用ADM膜也能增加骨移植物的成骨效果[12]。

在本實驗中：材料植入犬下頜骨缺損區(qū)，在血供足夠的條件下，材料內部逐步再血管化，間充質細胞分化為成骨細胞，產生大量膠原包裹骨修復材料。同時，增加的破骨細胞逐漸吞噬骨修復材料，緊貼骨修復材料邊緣逐漸有新骨生成，隨著植入時間增加，新骨增多，逐步替代骨修復材料組織，改建為成熟骨組織。在實驗的各個時間點，通過大體觀察和組織學觀察，可看出骨缺損區(qū)植入骨修復材料后，有可預見性的骨增量，新骨生成并改建，并可在鏡下見粘合線和骨單位形成。螺旋CT檢查發(fā)現(xiàn)，隨著骨修復材料材料植入時間的增加，骨密度逐漸增加，說明新骨逐漸生成，且A、B兩組成骨效果相近，均優(yōu)于其余兩組。Micro-CT數(shù)值以及生物力學檢測顯示：A、B兩組成骨增多，明顯優(yōu)于C、D兩組。新骨生成的同時骨修復材料逐漸降解，隨后骨改建完成，骨缺損內新骨的彈性模量逐漸增加，有利于骨移植后種植體的穩(wěn)定。本研究的結果表明，ADM膜在GBR技術中作為一種屏障膜是有效的，與Bio-Gide膜沒有統(tǒng)計學上的顯著差異，其影像學和組織學形態(tài)結果相似[4，9]。此外，在一項具有臨界下頜骨缺損的犬類研究中，在GBR中使用ADM膜作為屏障的16 w后，與使用傳統(tǒng)膠原膜相比，兩組之間未發(fā)現(xiàn)統(tǒng)計學上的顯著差異[6]。

ADM膜和Bio-Gide膜作為可吸收膠原膜，在GBR技術中可有效的屏蔽成纖維細胞及上皮細胞長入，無需二次手術。在此實驗中，大體觀察、組織學觀察、螺旋CT掃描、Micro-CT數(shù)值以及生物力學檢測結果都顯示，兩種膜在引導骨組織再生中作用相當，具有同等優(yōu)良的性能，且ADM膜成本明顯較低。